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Image 1a: Cão Chihuahua em mármore com SSS. Observe especialmente as orelhas e as patas.
Image 1b: E o mesmo cão sem SSS.

Muitos materiais de cobertura orgânicos e alguns materiais inorgânicos não são totalmente opacos em sua superfície, portanto a luz não rebate somente no topo da superfície. Ao invés disso, alguma luz ainda penetra a superfície de cobertura, e se espalha em torno desse ponto por dentro, e retorna de volta para se mesclar com a reflexão da superfície. A pele Humana/animal, a casca de uvas, tomates, graxa, ceras, gels e muitas outras substâncias possuem o efeito de espalhamento de sub-superfície ou em inglês subsurface scattering (SSS), e imagens baseadas em foto-realismo realmente não podem ser obtidas sem o uso disso.

O SSS pode ser encontrado dentro dos botões dos Materiais (F5), e é limitado ao shading difuso somente, ele não afeta o shading especular.

How it works

Image 2: Primeiro passo de SSS.

Atualmente, calcular o caminho da luz através da superfície de um Objeto seria praticamente impossível. Mas foi mostrado que não é necessário que isso seja feito, e que para isto, podemos utilizar uma abordagem diferente.

O Blender calcula o SSS em dois passos:

  • Primeiramente o brilho da superfície é calculada, a partir da parte da frente do Objeto e também a partir da sua parte posterior. Isto é quase a mesma coisa que uma renderização normal. Oclusão de Ambiente, Radiosidade, o tipo de Shader difuso, a cor das luzes, etc. São levados em conta (Image 2).
  • No segundo passo, a imagem é renderizada finalmente, mas agora o Shader para o SSS substitui o Shader difuso. Ao invés de lâmpadas, um mapa de luz calculada é utilizado. O brilho de um ponto da superficie é calculado pela média do brilho dos pontos que o circundam. Dependendo de suas configurações, a superfície como um todo pode ser levada em conta, e é um pouco mais complicado do que simplesmente fazer os cálculos da média, mas não se aborreça muito com a matemática que está embutida nisso.

Ao invés disso, vamos ver o que o SSS faz em um ponto de luz distinto.

Image 3a: Sem SSS.
Image 3b: Pequeno Raio para SSS.
Image 3c: Raio de SSS alargado.
Image 3d: SSS verde com um valor de raio bem grande.

Se você acionar o SSS, a luz será distribuída sobre uma área mais larga. O tamanho desta área depende dos valores dos raios. Ao invés de distribuir todas as cores com a mesma quantidade, você pode escolher valores diferentes de raios para cada uma das cores RGB.

Caso você utilize um valor de raio bem grande para uma cor, a sua luz pode ser até mesmo distribuída ao longo do Objeto como um todo.

Habilitando o SSS - SubSurface Scattering

Image 4: O painel SSS. SSS já está habilitado.
  • Habilite o SSS clicando no botão Subsurface Scattering. Você verá a sua visualização prévia na mudança do painel que faz o preview do render, assim que o processo adicional começa.
  • Diversas configurações pré-estabelecidas foram definidas para você, seleciona alguma clicando a direita do local onde está escrito Custom. Caso você não goste de nenhuma delas, você pode definir uma configuração personalizada. Quando você seleciona um "pre-set" (formato com configuração prévia), os valores de Radius, as cores e o valor de IOR são configurados para você. As opções remanescentes não são configuradas (por que em sua maior paret elas são dependentes do tamanho do seu Objeto).

A técnica de SubSurface Scattering não necessita de "Raytracing" (Traçador de Raios). Mas pelo fato de ser dependente da luz incidente e das sombras, você necessitará de cálculos de sombra apropriados (que podem necessitar de Raytracing).

Opções

O deslizador numérico controla como a luz é distribuída/espalhada:

Scale
A escala do seu Objeto, em Unidades Blender, sobre a qual você quer que o esfeito de espalhamento tome lugar. Para os presets, a escala 1.0 significa 1 Unidade Blender equivale a 1 millímetro, e a escala 0.001 significa que 1 Unidade Blender equivale a 1 metro.
Radius R, Radius G e Radius B
O raio de borrão de luz. Conforme a luz atravessa pelo Objeot e retorna para emergir da superfície em um outro ponto, ela cria um comprimento de caminho. Estes deslizadores permitem a você ajustar o comprimento médio desse caminho. Quanto mais longo o comprimento desse caminho for, mais uniformemente esta cor será distribuída.
IOR
O valor de IOR determina o decaimento da luz incidente. Valores mais altos significam que a luz terá seu decaimento mais rapidamente. O efeito é bem sutil e muda a função de distribuição somente um pouco. Pela examinação de muitos materiais diferentes, um valor entre 1.3 e 1.5 foi encontrado como um valor que se encaixa bem em todas as configurações. Caso você conheça o Material exato que quer simular, veja Transparency#Valores de IOR para Materiais comuns utilizados Nossa tabela de valores de IOR.
Error
Este parâmetro controla quão precisamente as amostras do algoritmo são retiradas pelos pontos circundantes. Deixando este valor em 0.05 deve fornecer imagens sem artefatos. Esse valor pode ser configurado mais alto para acelerar um pouco mais a renderização, potencialmente com erros. Deixando este valor em torno de 1.0 é uma boa maneira de obter uma rápida pré-visualização da imagem resultante, mesmo com erros.

O mostrador de cores e mesclas controla a cor do shader SSS.

<swatch>
Isto possui dois efeitos:
  1. Se você pensar no SSS como uma forma estranha de lâmpada, estas serão as cores das Luzes.
  2. Isso também afeta o espalhamento – quanto mais escura a cor, mais a luz será espalhada.
Então, caso você a configure para verde, as áreas iluminadas do Objeto aparecerão em verde, e o verde será espalhado somente um pouco. Como consequência, as áreas mais escuras aparecerão em vermelho e azul. Você pode compensar essa diferença no espalhamento da luz configurando um raio maior para a cor.
Col
Isto controla quanto as opções de R, G, B modulam a cor difusa e as texturas. Note que mesmo que esta opção esteja configurada para 0.0, a opção R, G, B ainda influencia o comportamento do espalhamento.
Tex
Quanto a textura da superfície será borrada ao longo do Shading.
Front
Fator para aumentar ou diminuir o espalhamento frontal. Quando a luz entra através da frente do Objeto , como será absorvida ou adicionada ? (Normalmente 1.0 ou 100%).
Back
Fator para aumentar ou diminuir o espalhamento na parte de trás do Objeto. Uma lâmpada incidindo sobre o Objeto pela parte de trás pode ter uma trajetória que atravesse todo o Objeto e saia na frente do Objeto. Isto acontece na maioria dos casos em Objetos mais finos, como as mãos e orelhas.


Desenvolvendo seu próprio Material SSS

Siga estes simples passos para fazer seu próprio Material SSS:

  • onfigure a cor de SSS em um valor de sua escolha, normalmente a cor predominante do seu Objeto . Se você quer utilizar raios diferentes para as cores, não faça com que elas tenham tendência ao mais escuro.
  • Configure o fator de escala. Se você quer obter muita translucência você vai necessitar de pequenos Objetos ou valores de grande escala.
  • Configure os valores de raio.
  • Ajuste o brilho com os valores de Front e Back.


Exemplo: Uvas

Image 5: Configurações de Espalhamento de Sub-Superfície (SSS) para as Uvas na Imagem 6.
Image 6a: Com SSS.
Image 6b: Diferença entre a imagem 6a e 6c, com brilho e contraste altamente ampliados.
Image 6c: Sem SSS.

A casca da Uva é uma Rampa de Cor púrpura, e nós observamos que as Uvas possuem uma grande aura especular vermelha. A cena é iluminada com uma lâmpada tipo Sun colocada na parte de trás e pela parte de cima, e uma lâmpada do tipo área muito suave como iluminação chave. Uma textura do tipo cloud foi utilizada para intruduzir variações na superfície.

No exemplo dentro da imagem (Image 6a), nós temos o SSS ligado para ter uma cor verda baseada na parte de dentro da Uva. O Valor de Raio vermelho é bem grande, e o valor de Raio verde é mais largo que o azul. Nós podemos observar os efeitos destas configurações na imagem (Image 6b). Ainda que a cor de SSS seja verde, os valores de verde são aumentados somente nas partes expostas mais brilhantes das uvas. Verde e Azul são praticamente espalhados de maneira uniforme (o grande raio para o verde compensa a cor verde de SSS). Pelo fato do vermelho ser espalhado em demasiado, o vermelho está faltando em partes que são iluminadas pela parte da frente. A luz vermelha é espalhada sobre todas as uvas, portanto o mesmo montante de luz é emitido a partir de uma área mais larga, parcialmente pela parte de trás das uvas.

Aonde podemos ver a parte de trás das uvas (apontando para longe da luz) elas aparecem em vermelho. Isto possui duas razões:

  1. O vermelho é espalhado de maneira mais forte que o verde e azul, portanto mais da luz vermelha atinge a parte de trás das uvas.
  2. A configuração de Luz da parte de Trás é ampliada fortemente. A configuração da lâmpada da Frente foi aumentada levemente para compensar a perda em brilho pelo espalhamento.

Aqui está o arquivo Blender de exemplo

Exemplo: Pele

Manual-Material-SSS-Skin.jpg

A pele é o Santo Graal dos Materiais, por que é muito variada, muito imperfeita, e portanto muito complexa. Uma boa renderização de pele é uma combinação de texturas de imagens procedurais e Uvs, mapeadas para cores, normal, grandeza especular, ambiente e assim por diante. Este exemplo usa SSS para te fornecer um ponto de partida.

O modelo utilizado foi um Humano com 1.75 BU de altura (usando o fator de escala equivalente para cada Unidade Blender ou BU=1m no mundo real). Nós queríamos um Humano caucasiano, então inicamos com um material base leve para tangente, uma quantidade de dureza bem pequena e pouca especularidade. Para o SSS, nós iniciamos com a pré-configuração "Skin 1". A cabeça possui mais ou menos 0.25 BU em diâmetro, portanto o fator de escala de SSS de 0.150 foi utilizado, por que não queremos que haja luz de um lado para iluminar o outro; por que supomos que desta maneira deveria haver um crânio ali ! ;)

A iluminação é uma chave importante para se fazer com que a pele básica pareça adequada. Para este exemplo, eu utilizei um arranjo de luzes de estúdio de 3 pontos:

  • lâmpada chave: Um Spot colocado a 5 BU do foco/assunto. Energia 2.0, Falloff 5.0, e cores (0.98, 0.98, 1.0).
  • Luzes de preenchimento: Lâmpada Hemi colocada a 5 BU mais para o lado, 1 BU na frente do foco/assunto. Energia 0.5, Falloff 10, cor branca.
Nota
Esta página está sendo ainda elaborada em inglês e portanto o texto externo de ponto de partida de tradução está ainda em curso, bem como o arquivo que será disponibilizado para testes, assim que a página for atualizada, esta também será.